[美] 卡尔·萨根
卡尔·萨根（1934—1996），知名天文学家、科普作家。理性思维和浪漫幻想的捍卫者。普利策奖得主，《时代周刊》封面人物，外星智慧交流组织会长，NASA杰出公共服务奖章得主，获美国国家科学院公共福利奖章、美国物理教师协会奥斯特奖章，美国天文学会行星科学分会主席，第2709号小行星用“萨根”命名，设计并主导先驱者号“地球名片”和旅行者号“星际唱片”重大太空探索项目。

译者简介
虞北冥，科幻、科普译者。毕业于北京师范大学语言文学专业、英国埃塞克斯大学英语文学专业。曾任《科幻世界》杂志译文版编辑，译著有《接触》《玩家1号》《信使》《暗影之年》《洄游》《光影游戏》等。
科学顾问
于浩然，北京师范大学天体物理学博士，厦门大学天文系副教授，博士生导师。主要研究领域为宇宙学，宇宙大尺度结构的数值模拟。在我国天河二号超级计算机上进行的中微子宇宙学模拟获得2017年中国天文十大科技进展。

DIYI章 星海之滨

宇宙即一切。过去是，将来亦如是。对宇宙的遐思即便再卑微渺小，也能撼动人心——那是脊柱上传来的刺痛、嗓子里的哽咽，或者某种模模糊糊、从高处坠落的久远记忆。如此，我们知道，那最伟大的谜团近了。

宇宙的规模和年龄远超常人想象。我们的行星家园只是迷失在永恒和无限间的小小一点。从宇宙的角度来看，人类的关注无关紧要，甚至微不足道。但这个物种年轻、好奇、勇敢，而且充满希望。近几千年来，我们对宇宙以及我们在宇宙中所处的位置有了惊人的发现。这些发现不仅令人振奋，还提醒我们，人类已经进化到了以学习为乐，并以获取知识为生存先决条件的地步。我相信，人类的未来取决于对宇宙的了解程度。毕竟苍穹浩瀚，我们不过是晨空中一粒飞扬的尘埃。

探索宇宙，需要兼具想象力和怀疑精神。想象力能开启未知世界，少了它，我们将一事无成。怀疑精神则可以区分幻想和现实，检验我们的推测。宇宙有无法穷尽的优美天体，错综的关联、微妙的法则，可供探索的无限空间。

地球位于星海边缘。人类的绝大部分知识都在这里学得。如今，我们刚向海洋探出一小步，被海水濡湿了脚趾——至多到脚踝。怡人的水温，宛如海洋的呼唤。内心深处有个声音说，那里是起源，是游子渴望回归的故乡。这渴望可能会触犯某些神明，但我相信它并无不敬之意。

在地球上所用的单位，比如米或者英里，放在宇宙尺度下会失去意义，得改用光速来衡量距离。光在一秒内能飞行186,000英里，也即300,000公里，可绕地球七圈。太阳发出的光抵达地球需要8分钟，因此我们说太阳距离地球8光分。给一年的时间，光能跑出十万亿公里，或者六万亿英里。光在一年里飞过的距离，叫做光年。它度量的不是时间，而是距离——非常遥远的距离。

地球是宇宙里的一个地点，但绝不是唯一一个。它甚至并不典型。实际上，没有哪个星球、恒星或者星系能够算作典型，因为宇宙的绝大多数地方都是空的。真正典型的是广袤、寒冷的真空，那里陌生而荒凉，处于永夜之中。与之相比，行星、恒星和星系显得稀缺而美丽。如果我们被随机抛进宇宙某处，落在行星或者附近的概率会小于1/1033（1后面跟33个0）。这样的数字极难在日常生活中见到，可见星球多么稀少。

如果位置合适，我们能在星系间的深空里看到无数微弱、纤细的须卷状光芒。它们如同海上的泡沫，被空间的波浪打散。那些光就是星系。其中一些独行流浪；大多数则群集于一处，在宇宙无垠的黑暗中漂流。现在展现在我们眼前的，就宇宙最宏伟的尺度。我们已经来到了星云的王国，它距离地球80亿光年，位于已知宇宙的中央间。

星系由气体、尘埃和恒星组成——数以十亿计的恒星。只要身旁存在行星，每颗恒星都可能是某个文明的太阳。也许那里正有许许多多的生命和智慧生物在繁衍生息，不过从远处看，星系更容易让人联想到可爱的收藏品，就像贝壳或者珊瑚，它们是大自然在浩瀚星海中劳作亿万年的成果。

宇宙里星系的数量多达几千亿（1011）个，每一个都包含了几千亿恒星。如果星系中的行星数量和恒星差不多，那它们就有1011×1011=1022，整整百万亿之多。面对如此惊人的数字，生命只存在于一颗普通恒星——也就是我们的太阳——旁的宜居行星上，这概率得多小呢？生活在星海一隅的我们，凭什么成为这样的幸运儿呢？在我看来，更可能的情况是宇宙间到处都有生命，只是还不为我们所知。人类才刚刚开始探索之旅。

从80亿光年之外看过来，连银河系所在的星系团都微不可见，更别说小小的太阳跟地球了。这个距离上，它们根本无法观察。即使凑到近旁，地球也不过是岩石和金属构成小点，微弱地反射着阳光，丝毫不像唯一一颗有文明存在的星球。

现在我们旅行到的地方，被地球上的天文学家叫做“本星系群”。它横跨数百万光年，由二十多个星系组成。这是个稀疏模糊而低调的天体群。从地球上看，其中一个叫M31的星系位于仙女座中。和其他漩涡星系类似，它是个由恒星、气体和尘埃组成的大风车。两个矮椭圆星系像卫星一样绕着M31转。束缚着它们的引力规则，和让我坐稳椅子的力量是同一种东西。整个宇宙的物理法则都一样。现在，我们离家200万光年。

M31外侧，有个与它非常相似的星系，就是我们的银河。它的旋臂缓缓转动，每25亿年才划过一圈。到了这个距地球四万光年的地方，我们开始朝着银河系巨大的中心区域坠落。但且慢，如果想找到地球，我们就得换个方向，沿一条遥远的旋臂，去它边缘附近的僻静地方。

即使在旋臂之间，我们也会被眼前的景象震撼：那是汇聚成河的群星。它们大小不一，形态各异：有的脆弱如肥皂泡，体积却大得惊人，足以容纳上万个太阳，或万亿个地球；有的小如市镇，然而密度比铅大一百万亿倍；有些恒星茕茕孑立，像我们的太阳一样形单影只；但多数恒星彼此相伴。它们通常是相互绕转的双星，然而你也能见到从三星系统到几十颗恒星组成的恒星系团，甚至容纳百万恒星的巨大球状星团。有些双星近得仿佛黏在一起，甚至有恒星物质在两者间流动，多数则彼此分离相当于木星和太阳的距离；超新星爆发的光芒，和它所在的整个星系一样明亮；而只要走到几公里开外，黑洞就会变得不可见；有的星体光芒安稳，有的明灭不定，有的则按照规则的节奏闪烁。有的星球通体圆润，庄严而典雅；有的转速过快，把自己拉成了扁平状。多数星体发出的是可见光或红外光，但另有一些则是X射线或者射电电波的强烈来源。年轻的恒星发蓝光，高热量；中年的恒星发黄光，光源稳定；红色的恒星往往年事已高；还有挣扎在死亡边缘的白矮星、黑矮星。银河里大概有四千亿颗各种各样的恒星，它们以复杂而有序的轨迹运动着。所有这些星体里，地球人比较了解的，迄今为止只有一颗。

每个恒星系都是太空里的一座岛屿，与邻居相隔数光年。我可以想象，在无数世界里演化繁衍的生物，在初获智慧的启蒙时，都会认为他们渺小的行星和微不足道的几个太阳就是一切。我们在隔绝中各自成长，对宇宙的认识无法一蹴而就。

许多恒星也许被数百万了无生气的碎岩包围，永远停留在了演化的早期阶段。但或许，也有不可胜数的恒星系和太阳系差不多：边缘是巨大的气态行星和冰冷的卫星，接近中心的地方，则有着小而暖、蓝白色、有云层覆盖的行星。或许在某些这样的星球上，已经进化出了智慧生命，他们甚至对地表进行了大规模的工程改造。这些物种是我们在宇宙里的兄弟姊妹。他们会和人类有多大的不同？他们会有什么样的生命形式、身体结构、神经系统、历史、政治、科学、技术、艺术、音乐、宗教和哲学？或许有一天，我们能认识他们。

现在，我们终于来到自家的院落，离地球只有一光年的地方。冰雪、岩石和有机分子凝结成巨大的雪球，构成太阳系的最外圈：它们就是彗星的核。每隔一段时间，从附近经过的恒星会导致引力扰动，牵动其中一颗雪球进入内太阳系。冰雪被太阳加热蒸发，就成了可爱的彗尾。

旅程继续深入，更大的星球映入眼帘。这些行星被太阳俘获，受引力牵引，只能沿近乎圆形的轨道运动，地表温度也主要源自阳光。冥王星覆盖着甲烷冰，与其巨大的卫星“卡戎”结伴而行。在冥王星附近远眺，我们会发现太阳不过是漆黑天空里的一个明亮光点。海王星、天王星、土星——太阳系的宝石们——还有木星，都是巨大的气态行星，被一颗颗冰封的卫星拱卫着。从这些气态行星和冰山卫星处再前进一步，我们就进入了温暖、多岩的内太阳系。举个例子，红色的火星上有高耸的火山、巨大的裂谷、横扫地表的尘暴，说不定还存在着最简单的生命。当然，所有星球都绕着最近的恒星太阳公转。太阳由氢和氦组成，它们不断发生热核反应，为整个星系输送光和热。

终于，漫游临近终点，我们回到了星海之滨——那颗小巧、脆弱的蓝白色星球。星海浩渺，远超人们最狂野的幻想。它包含的众多世界里，地球实在微不足道。可能只在我们眼里，它才显得无比重要。地球是我们的家，它养育了我们。人类在这里诞生，演化至今，在这里走向成熟，在这里培养出探索宇宙的热情，也是在这里，怀揣着痛苦与不安，摸索着走向未知的命运。

欢迎来到地球——这里有充满氮气的蓝色天空、液态水的海洋、凉爽的森林与草地，到处都焕发着勃勃生机。我得说，即使从宇宙角度来看，地球也是个美到令人心醉的稀罕地方。我们如此漫长的时空旅行中，目前唯一一个能真实证明宇宙中存在智慧生命的地方，就是地球。太空里肯定还有很多类似的世界，然而只有这里是我们的起点。人类一代又一代的先祖以千万年光阴为代价，终于积累起了足够的智慧。生活在当下是一种幸运，我们身边有那么多才华横溢、求知若渴的同族，与此同时，对知识的探求又得到了普罗大众的尊重。人类生于群星，暂居于地球，现在终于开始了漫长的返乡之旅。

前言
第一章  星海之滨
第二章  宇宙的复调
第三章  和谐世界
第四章  天堂和地狱
第五章  红星蓝调
第六章  旅行者的故事
第七章  夜空之脊
第八章  时空之旅
第九章  恒星的一生
第十章  永恒的尽头
第十一章  记忆挥之不去
第十二章  银河百科全书
第十三章  谁为地球代言
致谢
附录1  归谬法和2的平方根
附录2  五个毕达哥拉斯正多面体